JP2012142190A - 固体酸化物型燃料電池の起動方法 - Google Patents
固体酸化物型燃料電池の起動方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2012142190A JP2012142190A JP2010294249A JP2010294249A JP2012142190A JP 2012142190 A JP2012142190 A JP 2012142190A JP 2010294249 A JP2010294249 A JP 2010294249A JP 2010294249 A JP2010294249 A JP 2010294249A JP 2012142190 A JP2012142190 A JP 2012142190A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- fuel
- temperature
- fuel cell
- cell
- solid oxide
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
Landscapes
- Fuel Cell (AREA)
Abstract
【解決手段】固体酸化物型燃料電池の起動の際、燃料極側に窒素を供給し、その後昇温して所定切替温度に到達した後、燃料ガス及び水蒸気を供給する。この結果、所定切替温度まで窒素ガスで低酸素雰囲気に保ちつつ、金属成分の酸化を防止すると共に、所定切替温度に達した場合には、燃料ガス及び水蒸気へと切替えることにより、改質器を用いることなく還元雰囲気を保つことができるので、燃料極の金属成分は酸化しないこととなる。
【選択図】図1
Description
尚、燃料極103側を窒素のみで昇温した場合、燃料極103側(常圧において酸素分圧10-2〜10-3atm程度)と空気極105側(常圧において酸素分圧0.21atm)の酸素分圧の違いから空気極105側から燃料極103側に酸素が拡散し侵入する。この侵入速度は、酸素と窒素の相互拡散係数に依存し、温度が大きいほど大きくなる。したがって,燃料極内を還元雰囲気に保てるのであれば、窒素のみでの起動温度はより低く、時間はより短いのが好ましい。
ここで、セル温度とはセル全体の中で一番低い温度であり、通常、燃料ガスFの入口近傍である。
図3は1本のセルチューブ202の上方から燃料ガス(都市ガス)と水蒸気(混合比:S/C=4)を導入し、セル(No47)、セル(No24)、セル(No1)の各温度に対する素子電圧を測定した。図2に示すように、500℃以上の場合には、素子電圧は各計測点で一定であるが、燃料入口素子側では400℃以下になると素子電圧の低下傾向が確認され、軸方向での素子電圧の不均衡が見られた。
しかしながら、300℃近傍において、燃料ガス改質速度(反応速度)の低下より酸素分圧が増加し、燃料入口素子の電圧が急激に低下した。
ただし、300℃の素子電圧(酸素分圧)は、Ni酸化領域(金属成分の酸化領域)とはなっていないことが判明した。
なお、電圧測定部は燃料入口素子であり、燃料入口リード部がその上方に存在し、この燃料入口リード部にも金属成分が構成材料として含まれる場合には、より厳しい酸素分圧となっていると推察される。
以上を考慮して、実機における起動の際の安全を考慮すると、燃料ガス(都市ガス)と水蒸気への所定の切替温度は、350℃とするのが好ましいと判断する。
なお、図2中、350℃の縦軸の点線は切替温度判断条件を示し、右下がりの破線は、Ni酸化判断条件を示している。このNi酸化判断条件よりも下側(図中、斜線部分はNi酸化領域)である。
条件としては、SV(ガス量/触媒(燃料極)体積)=747(1/h)、滞留時間を4.8秒とした。
計測は、セルチューブ202の出口側で計測した。
図4によれば、350℃においては、メタン転換率が10%であり、水素濃度が3%程度であり、燃料ガスを導入しても改質が開始する温度であるので、水素の存在により還元雰囲気が維持され、金属成分の酸化を抑制することができる。
一方、空気極側では、最初、空気の供給と外部加熱を行う。空気により発電室内を昇温させる。その後、外部加熱を、発電室内温度が低下しないように管理しながら徐々に停止し、約750℃程度から発電を開始する。
この結果、還元ガス供給設備の簡素化による低コスト化、コンパクト化を図ることができる。
103 燃料極
104 固体電解質
105 空気極
106 インターコネクタ
200 燃料電池モジュール
202 セルチューブ(燃料電池)
210 燃料電池セル(発電素子)
F 燃料ガス
Claims (4)
- 固体酸化物型燃料電池の起動の際、
燃料極側に窒素を供給し、その後昇温して所定切替温度に到達した後、燃料ガス及び水蒸気を供給することを特徴とする固体酸化物型燃料電池の起動方法。 - 請求項1において、
所定切替温度が、金属成分の酸化を防止する還元雰囲気となる温度であることを特徴とする固体酸化物型燃料電池の起動方法。 - 請求項1又は2において、
所定切替温度までの昇温は外部加熱手段により行うことを特徴とする固体酸化物型燃料電池の起動方法。 - 請求項3において、
所定切替温度を超えた後、発電を開始し、自己発熱により昇温することを特徴とする固体酸化物型燃料電池の起動方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2010294249A JP5611030B2 (ja) | 2010-12-28 | 2010-12-28 | 固体酸化物型燃料電池の起動方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2010294249A JP5611030B2 (ja) | 2010-12-28 | 2010-12-28 | 固体酸化物型燃料電池の起動方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2012142190A true JP2012142190A (ja) | 2012-07-26 |
JP5611030B2 JP5611030B2 (ja) | 2014-10-22 |
Family
ID=46678259
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2010294249A Active JP5611030B2 (ja) | 2010-12-28 | 2010-12-28 | 固体酸化物型燃料電池の起動方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP5611030B2 (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2014110226A (ja) * | 2012-12-04 | 2014-06-12 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 燃料電池システムおよび燃料電池運転方法 |
KR101534920B1 (ko) * | 2013-09-05 | 2015-07-07 | 현대자동차주식회사 | 연료전지 시동 장치 및 방법 |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2001256990A (ja) * | 2000-03-13 | 2001-09-21 | Mitsuru Sano | 低温作動固体電解質型燃料電池 |
JP2003243000A (ja) * | 2002-02-19 | 2003-08-29 | Aisin Seiki Co Ltd | 固体酸化物形燃料電池システムおよびその制御方法 |
JP2004335162A (ja) * | 2003-05-01 | 2004-11-25 | Mitsubishi Materials Corp | 固体酸化物形燃料電池の運転方法 |
JP2007018967A (ja) * | 2005-07-11 | 2007-01-25 | Mitsubishi Materials Corp | 燃料電池の運転方法 |
JP2007164989A (ja) * | 2005-12-09 | 2007-06-28 | Tsutomu Toida | 固体酸化物型燃料電池と水素製造工程との組み合わせ方法 |
JP2009205930A (ja) * | 2008-02-27 | 2009-09-10 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | コンバインドシステム |
-
2010
- 2010-12-28 JP JP2010294249A patent/JP5611030B2/ja active Active
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2001256990A (ja) * | 2000-03-13 | 2001-09-21 | Mitsuru Sano | 低温作動固体電解質型燃料電池 |
JP2003243000A (ja) * | 2002-02-19 | 2003-08-29 | Aisin Seiki Co Ltd | 固体酸化物形燃料電池システムおよびその制御方法 |
JP2004335162A (ja) * | 2003-05-01 | 2004-11-25 | Mitsubishi Materials Corp | 固体酸化物形燃料電池の運転方法 |
JP2007018967A (ja) * | 2005-07-11 | 2007-01-25 | Mitsubishi Materials Corp | 燃料電池の運転方法 |
JP2007164989A (ja) * | 2005-12-09 | 2007-06-28 | Tsutomu Toida | 固体酸化物型燃料電池と水素製造工程との組み合わせ方法 |
JP2009205930A (ja) * | 2008-02-27 | 2009-09-10 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | コンバインドシステム |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2014110226A (ja) * | 2012-12-04 | 2014-06-12 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 燃料電池システムおよび燃料電池運転方法 |
KR101534920B1 (ko) * | 2013-09-05 | 2015-07-07 | 현대자동차주식회사 | 연료전지 시동 장치 및 방법 |
US9742016B2 (en) | 2013-09-05 | 2017-08-22 | Hyundai Motor Company | Fuel cell startup apparatus and method |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP5611030B2 (ja) | 2014-10-22 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6616054B1 (ja) | 燃料電池システム及び複合発電システム並びに燃料電池システムの制御方法 | |
JP4961682B2 (ja) | 燃料電池発電装置および運転停止方法 | |
JP2003132933A (ja) | 燃料電池 | |
WO2006090685A1 (ja) | 固体酸化物形燃料電池およびその運転方法 | |
US7691510B2 (en) | Fuel cell system with differential pressure control | |
JP5099991B2 (ja) | 燃料電池発電装置及び制御プログラム並びに制御方法 | |
JP2007128717A (ja) | 燃料電池の運転方法 | |
JP4956946B2 (ja) | 燃料電池 | |
JP2014163318A (ja) | 発電システム、発電システムの運転方法、及び制御装置 | |
JP4654567B2 (ja) | 固体酸化物形燃料電池およびその運転方法 | |
JP5377271B2 (ja) | セルスタック装置、燃料電池モジュールおよび燃料電池装置 | |
WO2013069632A1 (ja) | 固体酸化物形燃料電池システムの停止方法及び停止装置 | |
JP5611030B2 (ja) | 固体酸化物型燃料電池の起動方法 | |
JP2009245693A (ja) | 燃料電池発電装置及び停止時の制御方法並びに制御プログラム | |
JP5501882B2 (ja) | 固体酸化物型燃料電池及びその製造方法 | |
JP2014165072A (ja) | 燃料電池発電システム、コンバインド発電システム、運転方法、及び制御装置 | |
JP4418196B2 (ja) | 燃料電池モジュール | |
JP2010067549A (ja) | 燃料電池システム | |
EP3796442A1 (en) | Fuel cell system | |
WO2021186916A1 (ja) | 燃料電池モジュール及びこれを有する燃料電池システム | |
JP4461705B2 (ja) | 固体酸化物形燃料電池の運転方法 | |
JP4706191B2 (ja) | 固体酸化物形燃料電池 | |
US20220190377A1 (en) | Fuel cell cartridge, fuel cell module, and combined power generation system | |
JP5634258B2 (ja) | 固体酸化物形燃料電池の運転状態の監視方法及び固体酸化物形燃料電池 | |
JP2016091782A (ja) | 燃料電池および燃料電池の製造方法、ならびに燃料電池の温度調整方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20130130 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20140117 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20140128 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20140331 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20140513 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20140714 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20140805 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20140902 |
|
R151 | Written notification of patent or utility model registration |
Ref document number: 5611030 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151 |
|
S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313111 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
S533 | Written request for registration of change of name |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |